不同條件下風力機運行對局地大氣結(jié)構(gòu)的影響研究.pdf

1、由于環(huán)境保護和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需要，風力發(fā)電作為可再生能源的重要部分近年來得到了迅速發(fā)展。不過在大力發(fā)展風電，關(guān)注風力發(fā)電帶來積極影響的同時，風電開發(fā)和運行對氣候環(huán)境的潛在負面影響也不應(yīng)被忽略。風力發(fā)電利用了近地大氣邊界層內(nèi)的風能，造成大氣能量損失，而且風力機旋轉(zhuǎn)會對大氣流動產(chǎn)生擾動，這樣會打破原本的大氣平衡，改變自然界本身的大氣循環(huán)。所以針對風力機運行對局地大氣結(jié)構(gòu)的影響進行深入分析具有重要意義。
　　本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法，建立單

2、臺風力機流場和多臺風力機流場模型，結(jié)合湍流理論和大氣流動特征，對不同條件下風力機運行進行研究，分析其對局地大氣邊界層內(nèi)空氣流動的影響。
　　首先模擬了在不同氣溫層結(jié)條件下單臺風力機運行時，流場內(nèi)速度、溫度、湍流度的變化特征。模擬結(jié)果顯示，在夜間穩(wěn)定層結(jié)條件下，近地表溫度低于高空溫度，上升氣流受到抑制，風力機的旋轉(zhuǎn)會導致近地表區(qū)域增溫和高空區(qū)域降溫現(xiàn)象的發(fā)生；而在白天不穩(wěn)定層結(jié)或者中性層結(jié)條件下，地表受到輻射加熱，地表溫度高于大氣溫

3、度，對流強烈，風力機的旋轉(zhuǎn)會使得近地表原本溫度較高的區(qū)域降溫，而高空區(qū)域溫度增高。這些現(xiàn)象說明風力機運行會對大氣溫度層結(jié)造成一定的擾動，改變原有的大氣結(jié)構(gòu)。然后對多臺風力機流場進行模擬，結(jié)果表明，無論順列還是是錯列布置，邊界層內(nèi)的速度、溫度和湍流度等參數(shù)與單臺風力機運行相比均發(fā)生劇烈變化，豎直方向上湍流度變化影響的高度更大，進而受到影響的大氣邊界層范圍也在擴大。最后對不同下墊面時的風力機運行進行了模擬。隨著地表粗糙度的增大，風力機下游的